【摘 要】
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CO2浓度和温度升高是未来气候变化的主要特征。为明确大气CO2浓度和温度升高对大豆糖代谢和脂肪代谢的影响,本试验以大豆“早黄2号”（低油脂大豆）和“中黄35”（高油脂大豆）品种为材料,利用控制气室设置CK（CO2浓度和气温与外界测定值相同）、EC(CO2浓度为外界测定值+200μmol·mol–1,气温与外界测定值相同)、ET（CO2浓度与外界测定值相同,气温为外界测定值+2℃）、ECT(CO2浓
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（编号31871517）； 山西农业大学省部共建有机旱作农业国家重点实验室自主研发项目（编号202105D121008-3-7）； 黄土高原特色作物优质高效生产省部共建协同创新中心自主研发项目（编号SBGJXTZX-33）；
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CO2浓度和温度升高是未来气候变化的主要特征。为明确大气CO2浓度和温度升高对大豆糖代谢和脂肪代谢的影响,本试验以大豆“早黄2号”（低油脂大豆）和“中黄35”（高油脂大豆）品种为材料,利用控制气室设置CK（CO2浓度和气温与外界测定值相同）、EC(CO2浓度为外界测定值+200μmol·mol–1,气温与外界测定值相同)、ET（CO2浓度与外界测定值相同,气温为外界测定值+2℃）、ECT(CO2浓度为外界测定值+200μmol·mol–1,气温为外界测定值+2℃)共4个处理,于2020年和2021年进行盆栽试验,研究CO2浓度和温度升高条件下对大豆光合作用、蔗糖代谢、三羧酸循环及脂肪代谢关键酶活性影响的研究,拟明确CO2浓度和温度升高对大豆糖代谢及脂代谢的影响机制。本试验主要结果如下:（1）CO2浓度升高使2020年开花期早黄2号叶绿素a含量、叶绿素a/b和总叶绿素含量显著下降,使2021年分枝期早黄2号和中黄35的叶绿素a和总叶绿素含量显著升高,2021年开花期早黄2号叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量显著下降,但中黄35的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量显著升高。温度升高显著增加了2021年中黄35分枝期和开花期的叶绿素含量以及早黄2号开花期的叶绿素含量。（2）CO2浓度升高使早黄2号和中黄35净光合速率（Pn）显著升高。温度升高使2021年早黄2号的分枝期和开花期以及中黄35开花期的Pn显著升高。2020年,同时升高CO2浓度和温度使早黄2号开花期的Pn显著下降,鼓粒期的Pn显著升高,中黄35开花期和鼓粒期的Pn显著升高,使2021年分枝期和开花期的早黄2号和中黄35的Pn显著升高。（3）CO2浓度升高使中黄35开花期叶片的琥珀酸脱氢酶（Succinate Dehydrogenase,SDH）活性显著下降,可溶性糖和淀粉含量显著升高,对早黄2号开花期叶片的三羧酸循环（Tricarboxylic Acid Cycle,TCA）和戊糖磷酸途径（Hexose Monophosphate Pathway,HMP）途径的关键酶无显著影响。温度升高使早黄2号开花期叶片的异柠檬酸裂解酶（Isocitrate Lyase,ICL）活性显著下降,SDH和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（Glucose-6-phosphate Dehydrogenase,G6PDH）活性显著升高,使中黄35开花期叶片的SDH活性显著下降,异柠檬酸脱氢酶（Isocitrate Dehydrogenase,ICDH）活性显著升高。CO2浓度和温度同时升高对大豆叶片糖代谢的影响和CO2浓度升高的影响一致,使大豆叶片中TCA循环减弱,糖利用受阻。（4）CO2浓度升高使早黄2号叶片中蔗糖含量显著下降,淀粉含量升高,蔗糖合成酶（Sucrose Synthase,SS）和蔗糖磷酸合成酶（Sucrose Phosphate Synthase,SPS）活性显著升高,中黄35叶片中蔗糖含量显著下降,淀粉含量显著升高,SS活性显著升高。温度升高对早黄2号和中黄35的蔗糖含量、SS和SPS活性均无显著影响,同时升高CO2浓度和温度使早黄2号SS活性显著升高,使中黄35蔗糖含量显著下降,SS和SPS活性无显著变化,CO2浓度对大豆蔗糖代谢的作用效果更显著。（5）CO2浓度升高和温度升高均使早黄2号叶片中二酰甘油脂酰转移酶（Diacylglycerol Acyltransferase,DGAT）活性显著升高,但是对叶片乙酰辅酶A羧化酶（Acetyl-Co A Carboxylase,ACCase）活性和籽粒脂肪含量无显著影响,温度升高使中黄35叶片中ACCase活性显著下降,DGAT基因表达量和DGAT活性显著升高,但是籽粒中脂肪含量无显著变化。同时升高CO2浓度和温度使早黄2号叶片中DGAT活性和脂肪含量显著升高,使中黄35叶片中ACCase活性显著下降,DGAT基因表达量、DGAT活性和脂肪含量显著升高。（6）CO2浓度升高使早黄2号和中黄35的茎粗显著增加,早黄2号的单株总重和单株粒重均显著升高,中黄35的单株总重和单株粒重增加但结果不显著。温度升高使早黄2号株高显著增加,单株总重和单株粒重显著升高,使中黄35主茎节数显著减少,单株总重和单株粒重增加但结果不显著。同时升高CO2浓度和温度使早黄2号株高显著增加,使中黄35株高和茎粗显著增加,使早黄2号和中黄35单株总重和单株粒重显著升高。总之,CO2浓度升高有利于大豆单株总重和单株产量的增加,低油大豆（早黄2号）表现更明显。CO2浓度升高显著提高植物净光合速率,使大豆叶片中TCA循环减弱,促进蔗糖合成,使糖和淀粉积累增加,糖利用受阻,高油大豆品种（中黄35）的表现明显。温度升高导致大豆叶片中TCA循环紊乱,降低淀粉合成关键酶活性,不利于糖和淀粉的水解。CO2浓度升高和温度可以提高DGAT基因表达量增加DGAT活性,促进大豆脂肪代谢,增加脂肪含量。未来气候变暖环境下大豆株型趋向高大,产量增加。
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